脊柱颈胸结合部C5～T2三维有限元建模与验证

目的 基于CT图像数据建立人体脊柱颈胸结合部C5～ T2的三维有限元模型,并验证模型的正确性和有效性.方法 采用Mimics、Geomagic和Hypermesh软件对人体脊柱颈胸结合部C5 ～ T2椎体进行三维重建、模型修复和有限元前处理,对模型顶面施加±0.5、1、1.5、2N·m扭矩,用于模拟人体前屈和后伸活动时所产生的载荷作用,使用ANSYS软件计算脊柱颈胸结合部C5～T2节段在前屈和后伸承受扭矩载荷作用时的关节活动度(range of mo-tion,ROM),将计算结果与前人研究结果进行对比分析.结果 人体脊柱颈胸结合部C5～T2三维模型中C5 ～6、C6～7、C7 ～ T1和T1～2各节段椎体在1N·m载荷作用下,前屈时ROM分别为4.30°、3.21°、1.66°和1.41°,后伸时ROM分别为3.47°、2.86°、0.96°和0.92°.前屈时最大应力出现在椎体前缘,后伸时椎体后缘出现较大应力.ROM和应力分布的趋势与前人研究结果相一致.结论 建立的脊柱颈胸结合部三维模型精确逼真,符合脊柱颈胸结合部的生物力学特性,模拟结果可为临床病理研究和颈胸部手术术式的评价提供理论依据.